Comprimer un semi-conducteur pour rapprocher les atomes ou l'étirer pour les éloigner peut changer radicalement la façon dont l'électricité circule et la façon dont la lumière est émise. Les scientifiques ont trouvé un moyen innovant de compresser ou d'étirer des films très minces (monocouche et bicouche) de diséléniure de tungstène en plaçant le film sur différentes surfaces à haute température. La surface sous-jacente s'étire ou se comprime lors du refroidissement. Pourquoi? A quelques exceptions près, tous les matériaux se dilatent lorsqu'ils sont chauffés et se contractent lorsqu'ils sont refroidis. Cependant, ce changement se produit à des rythmes différents. Parce que les films réagissent à une vitesse différente de celle de la surface, les films s'étirent ou se compriment lors du refroidissement. Excitant, les propriétés électroniques des films étirés étaient radicalement différentes.

L'étirement des films pour modifier la façon dont ils conduisent l'électricité pourrait conduire à des lumières LED plus lumineuses, lasers plus efficaces, et de l'électronique performante. L'étirement ou la compression des films permet une modification contrôlée des propriétés électroniques qui peuvent être utilisées pour explorer la physique sous-jacente des matériaux. La technique a été utilisée pour fabriquer des films semi-conducteurs 2-D qui peuvent être utilisés dans différents appareils.

Les propriétés électroniques et optiques des matériaux sont directement liées à leur structure cristalline atomique. En rapprochant les atomes les uns des autres (compression) ou en les écartant (étirement), on peut changer radicalement les propriétés électroniques et optiques des matériaux. Maintenant, chercheurs à Berkeley, Californie, ont développé une nouvelle méthode pour induire de manière contrôlée jusqu'à 1 % de déformation due à l'étirement et 0,2 % de déformation due à la compression dans le diséléniure de tungstène 2D (WSe2). Dans cette étude, les chercheurs ont fait croître un semi-conducteur à haute température sur différents substrats aux propriétés thermiques incompatibles. Au refroidissement, ces substrats se contractent plus ou moins que le semi-conducteur. Si le substrat se contracte davantage, le film semi-conducteur 2-D était en compression.

Lorsque le substrat s'est moins contracté, la structure cristalline du film semi-conducteur 2-D a été étirée. L'étirement du film a produit un nouveau changement dans les propriétés électroniques du film, et le matériau est passé d'un matériau « indirect » à un matériau à bande interdite « directe », ce qui a permis au matériau contraint d'émettre de la lumière avec la même quantité d'énergie (c'est-à-dire, une efficacité de photoluminescence accrue). Cette nouvelle méthode peut être utilisée pour développer des semi-conducteurs 2-D à ingénierie de contrainte et ajuster de manière contrôlable leurs propriétés électroniques. Cela permettra aux scientifiques de mieux comprendre la physique sous-jacente du matériau ainsi que de produire de nouveaux matériaux pour le développement de dispositifs électroniques hautement efficaces.